Measurements of Volume, Temperature and Numbers

00:01 Nun gehen wir zum Volumen über.

00:02 Etwas, was wir über das Volumen wissen sollten, ist, dass menschengemachte Einheiten wie beispielsweise Meter, insbesondere ein Kubikmeter, sehr, sehr groß sind.

00:10 Das wäre viel zu groß für jede Art von Laborexperiment.

00:14 Ich werde also in der Regel kleinere Einheiten des Volumens verwenden.

00:18 Wir könnten zum Beispiel einen Kubikzentimeter verwenden, wobei Zentimeter natürlich ein Hundertstel eines Meters ist, ein Kubikzentimeter ist also viel kleiner.

00:27 Oder für eine etwas größere Einheit könnten wir vielleicht tausend Kubikzentimeter verwenden, und das nennt man dann einen Liter.

00:33 Wenn man sich das ansieht, seien Sie vorsichtig und lassen Sie sich nicht von dem, was wir hier haben, verwirren.

00:37 Man könnte versucht sein, zunächst zu denken, dass 1.000 Kubikzentimeter ein Kubikmeter oder vielleicht 10 Kubikmeter sein könnten.

00:45 Aber denken Sie daran, dass es sich um dreidimensionale Einheiten handelt, nicht um zweidimensionale.

00:49 Das bedeutet, dass ein Kubikmeter in Wirklichkeit eine Million Kubikzentimeter sind, wie Sie auf unserem Bild sehen können.

00:56 Ein Kubikmeter ist nämlich viel, viel mehr Kubikzentimeter als ein Liter.

01:02 Lassen Sie uns nun über die Temperatur sprechen.

01:04 Wir werden zunächst einmal überlegen, was Temperatur ist.

01:07 Woher kommt die Temperatur? Wenn wir etwas heranzoomen, könnten wir uns ein Bild ansehen wie das hier rechts abgebildete.

01:14 Und stellen Sie sich vor, all diese Teilchen bewegen sich und prallen aneinander und von den Wänden des Behälters, in dem sie sich befinden, ab.

01:20 Um eine neue Temperatureinheit zu definieren, verwenden wir die sogenannte Kelvin-Skala für die Temperatur.

01:27 Und das bedeutet ganz einfach, dass wir null Kelvin dort festlegen, wo unser Nullpunkt der Temperatur der Punkt ist, an dem alle Teilchen wie wir hier unten gesehen haben, aufgehört haben, sich zu bewegen.

01:39 Sie bewegen sich nicht mehr, und so definieren wir diesen Punkt als unseren Nullpunkt der Temperatur.

01:43 In dieser absoluten Skala liegt der absolute Nullpunkt bei -273,150 Grad Celsius.

01:52 Das bedeutet, dass wir zur Definition unserer Kelvin-Skala unser System verschieben müssen.

01:56 Wir müssen die Skala so verschieben, dass dieser Punkt das ist, was wir Null nennen.

02:00 Um dies zu erreichen, müssen wir sie buchstäblich um genau diese Zahl verschieben.

02:04 Wir sagen also, dass die Temperatur in Kelvin der Temperatur in Celsius entspricht.

02:08 plus 273,15.

02:13 Außerdem, und das ist sehr wichtig, haben wir unsere Celsius-Skala nur verschoben Wir haben sie nicht mit irgendwelchen Skalierungszahlen oder ähnlichem multipliziert.

02:21 Die Größe eines Kelvin entspricht der Größe eines Grades Celsius.

02:27 Und das wäre zum Beispiel bei einem Vergleich zwischen Celsius und Fahrenheit nicht der Fall.

02:33 Ein Grad Fahrenheit und ein Grad Celsius unterscheiden sich in ihrem Betrag, während ein Grad Kelvin, das wir eigentlich einfach Kelvin nennen den gleichen Betrag hat wie ein Grad in Celsius.

02:45 Diese Tatsache werden wir später noch nutzen.

02:48 Und schließlich unsere letzte Art, etwas zu messen, ist die Frage, wie viel von dem Gas vorhanden ist oder wie viele Moleküle dieses Gases wir haben.

02:57 Was wir tun, um die Anzahl der Moleküle zu bestimmen ist, wie zu erwarten, dass es viele, viele Moleküle in einem Gramm eines Stoffes gibt.

03:06 Wenn ich mir ein Gramm in der Hand ansehe, ist da ein Pulver oder Ähnliches.

03:09 Es gibt viele, viele, viele Atome und viele Moleküle der Substanz und etwas, das groß genug ist, dass wir es tatsächlich sehen können.

03:16 Anstatt also einfach die Zahl zu zählen und diese sehr, sehr große Zahl zu verwenden, definieren wir lieber eine neue Einheit, das Mol.

03:24 Und wir definieren ein Mol als die Anzahl von Kohlenstoff-12-Atomen, die es braucht, um 12 Gramm der tatsächlichen makroskopisch sichtbaren Substanz zu bilden.

03:34 Die Zahl, auf die ich mich beziehe, ist eine sehr große Zahl, die es braucht, um etwas zu bilden, das groß genug ist, um gesehen zu werden, nämlich 6,022 mal 10 hoch 23.

03:47 Die Einheit "Mol" ist also ein reines Zahlenmaß.

03:50 Es ist nur eine Zahl von Objekten, sie hat keine physische Einheit wie Meter oder etwas in der Art. Es ist nur eine Zahl.

03:56 So könnte ich zum Beispiel sagen, dass ein Mol Äpfel oder ein Mol von Pflanzen einfach eine große Anzahl beliebiger Objekte sind.

04:03 Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie groß diese Zahl ist: Sie ist tatsächlich größer als die Anzahl von Sandkörnern, die auf der Erde existieren.

04:10 Das heißt, wenn Sie ein Gramm der Substanz auf Ihrer Hand haben und sich die Anzahl der Partikel an, die darin enthalten sind, ansehen, also ein Mol, wird es diese astronomisch große Zahl sein.

04:20 Den Sinn für die genauen Größenverhältnisse sollten Sie im Auge behalten, denn ein Mol ist ziemlich groß.

04:26 Damit Sie dies ganz praktisch nutzen können, müssen Sie wissen, dass die Art und Weise, wie das Periodensystem oft geschrieben wird, es ist, den Namen des Elements anzugeben, z. B. haben wir hier Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff aufgeführt.

04:39 Und dann wird unterhalb des Elementnamens aufgelistet, wie viel Gramm dieses Atoms in einem Mol dieses Atoms enthalten sind.

04:48 Wir haben hier zum Beispiel Kohlenstoff. Wenn ich ein Mol Kohlenstoff nehme, ihn zum Beispiel einfach irgendwo aus der Erde schaufle, wäre die Anzahl Gramm in diesem Mol Kohlenstoff 12,01.

04:59 Und seien Sie vorsichtig, das könnte verwirrend sein.

05:02 Wir haben gesagt, dass wir ein Mol auf der Grundlage von Kohlenstoff definieren.

05:05 Warum sind es dann nicht genau 12 Gramm in einem Mol Kohlenstoff? Und der Grund dafür ist folgender: Wenn ich etwas Kohlenstoff aus meiner Umgebung ausgrabe, kommen natürlicherweise verschiedene Isotope des Kohlenstoffs mit unterschiedlicher Masse vor.

05:17 Ein Teil dieses Kohlenstoffs wäre nicht Kohlenstoff 12, sondern beispielsweise Isotop Kohlenstoff 13, das etwas schwerer ist.

05:22 Wir definieren also Mol auf der Grundlage des Kohlenstoffs 12 dieses speziellen Atoms, sodass natürlich vorkommender Kohlenstoff etwas schwerer wäre, wenn wir ein ganzes Mol dieses Kohlenstoffs nehmen würden.